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技術(shù)分享 | 飼用凝結(jié)芽孢桿菌作用機(jī)理研究
凝結(jié)芽孢桿菌(Bacillus coagulans)作為一種新型飼用益生菌,可以通過生產(chǎn)工藝控制以芽孢形式存活而且菌體生長(zhǎng)代謝能大量產(chǎn)乳酸,所以凝結(jié)芽孢桿菌益生菌產(chǎn)品穩(wěn)定性好,益生作用突出,近年來在畜牧業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。目前對(duì)于凝結(jié)芽孢桿菌確切的作用機(jī)制還不清楚,學(xué)者們普遍認(rèn)為益生菌發(fā)揮作用是一個(gè)多種代謝產(chǎn)物協(xié)同作用和腸道其他益生菌共同作用完成的,凝結(jié)芽孢桿菌的主要作用機(jī)理如下:
促進(jìn)腸道健康和營養(yǎng)物質(zhì)吸收
1.1改善血液生化指標(biāo)
血液生化指標(biāo)與機(jī)體的營養(yǎng)吸收、代謝和疾病密切相關(guān),一定程度上可反映動(dòng)物的健康狀況[1-3]。飼料中添加凝結(jié)芽孢桿菌能夠顯著提高血清總蛋白(TP)和白蛋白(ALB)含量,同時(shí)能夠使血清尿素氮(UN)顯著降低,血清TP和ALB升高,UN含量降低,表明機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)和肽類物質(zhì)得到很好的利用,所以凝結(jié)芽孢桿菌增強(qiáng)了腸道對(duì)碳水化合物、脂質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì)和蛋白類物質(zhì)的消化和吸收,可改善動(dòng)物的生長(zhǎng)性能。
1.2對(duì)消化酶的影響
內(nèi)源酶是動(dòng)物消化營養(yǎng)物質(zhì)的基礎(chǔ),添加凝結(jié)芽孢桿菌,動(dòng)物血清中堿性磷酸酶活性和丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性顯著提高。堿性磷酸酶是小腸消化吸收功能發(fā)生變化的標(biāo)志酶之一,參與多種生理生化反應(yīng),而丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性可反映肝細(xì)胞代謝營養(yǎng)物質(zhì)的活躍程度[1][4];另外凝結(jié)芽孢桿菌可以產(chǎn)生40多種動(dòng)物內(nèi)源性酶,提高腸道內(nèi)源酶活性,這些腸道消化酶活性增加,促進(jìn)了機(jī)體進(jìn)一步分解飼料中復(fù)雜的營養(yǎng)物質(zhì),有利于提高動(dòng)物對(duì)飼料相應(yīng)營養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收,從而提高日增重和降低料重比[5]。
1.3對(duì)血清抗氧化能力的影響
機(jī)體內(nèi)過氧化產(chǎn)物的積累會(huì)引起脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸氧化損傷,而機(jī)體抗氧化能力的提高,也是腸道健康的一個(gè)重要表現(xiàn)[2][4]。凝結(jié)芽孢桿菌通過提高血清抗氧化酶類活性使機(jī)體的抗氧化能力(T-AOC)顯著提高,同時(shí)使脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(MAD)含量顯著降低。另外凝結(jié)芽孢桿菌本身也可以產(chǎn)生具有顯著抗氧化活性的胞外多糖,能有效保護(hù)機(jī)體免受氧化應(yīng)激損傷, 這也是其可提高生產(chǎn)性能的一個(gè)重要原因[6]。
1.4 對(duì)腸道結(jié)構(gòu)的影響
完整的腸道形態(tài)不僅是腸道健康、營養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收的必備條件,同時(shí)也是抵御外源有害物質(zhì)入侵的結(jié)構(gòu)保障。絨毛高度、絨窩深度及兩者比值是衡量小腸消化吸收功能的主要指標(biāo)[7]。日糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌能夠改善腸道的形態(tài)和健康,促進(jìn)小腸絨毛的發(fā)育,使小腸絨毛變粗、變長(zhǎng)或排列更加緊密,從而降低絨窩深度,使整個(gè)腸道絨毛高度與隱窩深度比值增大。這種小腸形態(tài)恰恰能夠更好地吸收營養(yǎng)物質(zhì),促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育,進(jìn)而提高日增重和降低耗料增重比[8-9]。
提高機(jī)體免疫力和抗病能力
凝結(jié)芽孢桿菌的發(fā)酵上清液和細(xì)胞壁中某些成分具有抑制活性氧、調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和增強(qiáng)細(xì)胞吞噬能力的作用,能夠在腸道構(gòu)成一道生物保護(hù)屏障,促進(jìn)消化道黏膜發(fā)生免疫反應(yīng),從而提高腸道免疫能力[10-11]。此外,通過促進(jìn)B淋巴細(xì)胞的增殖和免疫球蛋白的分泌提高體液免疫的水平和提高效應(yīng)T淋巴細(xì)胞中腫瘤壞死因子的含量以防治一些特定病毒的感染。另外,凝結(jié)芽孢桿菌也可以通過增加吞噬細(xì)胞的活性,刺激機(jī)體分泌溶菌酶,提高胸腺、脾臟和胃腸等器官對(duì)病原微生物的抵抗能力和機(jī)體免疫能力。飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌通過提高動(dòng)物免疫器官指數(shù),促進(jìn)腸黏膜免疫因子的表達(dá),或者是血清免疫細(xì)胞的增殖來提高機(jī)體的免疫能力,降低患病率、腹瀉率和死淘率,從而達(dá)到提高生產(chǎn)性能的目的[1-2]。
改善腸道菌群結(jié)構(gòu)
動(dòng)物腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的“大家庭”,當(dāng)腸道內(nèi)有害菌“過量”并打破平衡狀態(tài)時(shí),動(dòng)物就會(huì)發(fā)病[10]。凝結(jié)芽孢桿菌主要通過三種方式調(diào)整腸道菌群。首先是消耗游離的氧,從而降低腸道內(nèi)氧化還原電勢(shì),促進(jìn)有益菌的增殖而抑制有害菌的生長(zhǎng)[12-13];其次產(chǎn)生大量L-乳酸,降低動(dòng)物腸道pH值,有效地抑制嗜堿性乃至中性致病菌的生長(zhǎng)[10][14];再次凝結(jié)芽孢桿菌會(huì)產(chǎn)生抑菌物質(zhì)凝固素和Lactosporin。凝固素是一種大小為4612 Da的小肽類物質(zhì),其結(jié)構(gòu)已經(jīng)被解析出來,與片球菌素極為相似,具有較強(qiáng)的抑菌效果,可對(duì)鏈球菌、金黃色葡萄球菌等致病菌有拮抗作用[15]。Lactosporin 作為一種陰離子抗菌物質(zhì),可以使細(xì)胞內(nèi)外質(zhì)子形成動(dòng)力勢(shì)差,導(dǎo)致病原微生物胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸及肽多糖的代謝減弱,因而能對(duì)致病菌起到有效的抑制作用[16]。
綜上所述,當(dāng)前的研究證明凝結(jié)芽孢桿菌能夠促進(jìn)腸道健康和營養(yǎng)吸收、增強(qiáng)機(jī)體免疫力和維持腸道菌群平衡,從而提高動(dòng)物生產(chǎn)性能。隨著人們對(duì)凝結(jié)芽孢桿菌作用機(jī)制的深入研究,必將為凝結(jié)芽孢桿菌產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用提供更多科學(xué)依據(jù)。
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